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汽車檢測與維修畢業(yè)論文
山東科技職業(yè)學院畢 業(yè) 設 計（ 論 文）
論文題目：電控懸架系統(tǒng)的結構控制原理與檢修
系 別： 汽車工程系
專 業(yè)： 汽車檢測與維修
班 級： 汽修2班
學生姓名： 李陽
學 號： 201131201214
指導教師： 元偉利
2014年 3月
目錄
摘要……2
前言……3
正文……4
系統(tǒng)的組成及原理……4
主要部件及功能……5
1.1空氣彈簧……6
1.2減震器……6
1.3空氣供應機組……7
1.4電磁閥組……8
1.5儲氣罐……9
1.6傳感器……9
調控方案……10
2.1普通調控方案……11
2.2特殊運行狀態(tài)下的調控案……12
儀表指示警告……15
3.1車身高度最低位……15
3.2車身高度高位……15
結束語……16
參考文獻……17
致謝……18
摘要
電子技術與汽車技術的結合形成了一門新技術--汽車電子技術，隨著汽車電子技術的日趨完善，時至今日，汽車電子化已達到相當高的程度。汽車電子技術已成為一個國家汽車工業(yè)發(fā)展的標志。本篇論文不僅對應用廣泛的電子控制懸架系統(tǒng)的結構、原理進行了系統(tǒng)闡述，而且對其故障類型與產生原因進行分析，同時也對診斷與檢測方法、流程也作了詳細的介紹。懸架系統(tǒng)是車身和車輪之間一切傳動力連接裝置的總稱，是汽車重要的組成部分，它把路面作用于車輪的支承力、牽引力、制動力和側向反力以及這些力所產生的力矩傳遞到車身上，用以保證汽車的正常行駛。
關鍵詞：電子控制，懸架系統(tǒng)，故障，診斷
Abstract
In order to satisfy the modern automobile suspended franme of the proposed all sorts of performance requirements,suspension structure form has been in constant updates and perfect,despite this,traditional passive suspension still subject to many restrictions,mainly is difficult to improving the uneven pavement on the stability of the vehicle and the art of,even if adopting the optimization design also only guarantee the suspension in particular incentive change,suspension performance also change,in order to overcomg the traditional passive suspension for car performance improvement the limit,in recent years,the auto industry in succession in appeared more supenior performance active suspension and semi_active suspension
Key words:Electronically controlled suspension system, fault, diagnosis
前言
振動是影響汽車行駛平順性和操縱穩(wěn)定性以及汽車零部件疲勞壽命的重要因素。劇烈的振動會影響汽車的行駛速度，并隨之產生環(huán)境噪音污染。隨著現(xiàn)代汽隊乘坐舒適性和安全性的要求越來越高，設計一個具有良好綜合性能的懸架成為代汽車研究的一個重要課題。 隨著車輛參數及行駛工況的變化，對懸架系統(tǒng)性能的要求是不同的：一方面，為提高懸架系統(tǒng)的行駛平順性，希望懸架系統(tǒng)的剛度較小，而采用較軟的懸架；另一方面，為了提高車輛的行駛安全性和方向的控制，則要求懸架系統(tǒng)的阻尼和剛度都比較大，需要采用較硬的懸架以減少車輪與車身件的相對行程，獲得良好的路面附著于支撐。可見，對于懸架系統(tǒng)的設計要求往往是相互矛盾的。
傳統(tǒng)的被動式懸架系統(tǒng)的彈性元件的阻尼元件的剛度值和阻尼值是固定的，在汽車行駛過程中無法隨著路面狀況、載荷和車速等因素的變化而變化。由于懸架系統(tǒng)參數不可改變，所以即使是最優(yōu)化設計也只能對特定的激勵做出最優(yōu)的響應，一旦激勵發(fā)生變化，懸架系統(tǒng)便不再為最優(yōu)，這一問題限制了懸架系統(tǒng)性能的進一步提高。目前，被動懸架系統(tǒng)的潛力已經接近極限，所以有必要設計一種不同于被動懸架系統(tǒng)的新型懸架系統(tǒng)，它可以隨汽車行駛狀況而自適應的改變其阻尼和剛度參數，具有優(yōu)良的減震性和操縱穩(wěn)定性。近年來，由于計算機技術和各種新型控制方法的迅速發(fā)展，使人們對各種振動和噪音的控制水平不斷提高，為從本質上改善汽車懸架系統(tǒng)性能提供了一條新途徑。隨著控制理論、電子技術、計算機技術、測控技術、機械動力學等學科的快速發(fā)展，智能懸架系統(tǒng)應運而生，即基于電子控制的智能懸架系統(tǒng)--主動懸架系統(tǒng)得到了迅速發(fā)展并逐漸在轎車上應用。特別是信息科學中對最優(yōu)控制、自適應控制、模糊控制、人工神經網絡等智能控制的研究，不僅在理論上取得了令人矚目的成績，同時已開始應用于汽車懸架系統(tǒng)的振動控制，使懸架系統(tǒng)振動控制技術得以快速發(fā)展。隨著汽車結構和功能的不斷改進和完善，研究汽車振動，設計新型懸架系統(tǒng)，將振動控制到最低水平是提高現(xiàn)代汽車質量的重要措施。因此汽車懸架振動主動控制技術將成為未來汽車研究的一個主要方向。
正文
試驗系統(tǒng)主要由執(zhí)行單元、作動總成、加載機架、動力單元、液壓泵站、控制單元、計算機伺服系統(tǒng)組成，根據試件的結構形式以積木形式搭建試驗系統(tǒng)
奧迪A8轎車作為奧迪品牌的頂級車型，配備了新開發(fā)的自適應空氣懸架（圖1）。
系統(tǒng)的組成及原理
它利用電子減振調控裝置可以實時跟蹤汽車當前的行駛狀態(tài)測得車輪的運動狀態(tài)（非簧載質量）和車身的運動狀態(tài)（簧載質量）。在四個可選模式范圍內實現(xiàn)了不同的減振特性曲線。每個減振器都可單獨進行調控。因此，在設定好的每種模式（舒適型或運動型）下均能夠保證汽車具有最佳的舒適性和行車安全性。在設定的模式的框架下，車身高度自動調控程序和減振特性曲線被整合成一個系統(tǒng)。
系統(tǒng)的組成如圖2所示。
主要部件及功能
1.空氣彈簧
空氣彈簧采用外部引導式。它被封裝在一個鋁制的圓筒內。為了防止灰塵進入圓筒和（空氣彈簧）伸縮囊之間，用一個密封圈密封線圈活塞和氣缸之間的區(qū)域。密封圈可在維修時更換，空氣彈簧伸縮囊不能單獨更換。出現(xiàn)故障時，必須更換整個彈簧／減振支柱。
為了保證行李箱具有盡可能大的可利用空間和最大儲物寬度，最大限度地減小了空氣彈簧的直徑。為了滿足舒適性的要求，空氣彈簧體積應最小。此沖突的解決方案是使用一個與減振器相連的容器存儲額外的空氣。
空氣彈簧不僅替代了鋼制彈簧，而且相對于鋼制彈簧還有獨特的優(yōu)點�？諝鈴椈墒褂昧虽X制氣缸的新式外部引導性裝置減小了空氣彈簧伸縮囊的壁厚。這樣，在路面不平情況下響應更加靈敏。
2.減振器（圖3和圖4）
構造：
使用了一個無級電子雙管氣壓減振器（無級減振控制系統(tǒng)=CDC減振器）�；钊系闹鳒p振閥門通過彈簧機械預緊。在閥門上方安裝有電磁線圈，連接導線經由活塞桿的空腔與外部連接。
功能：
減振力主要取決于閥門的通流阻力。(www.gymyzhishaji.com)流過的油的通流阻力越大，減振力也就越大。
以彈簧撓度（彈性）跳動（等于壓力分段減振）為例從原則上說明工作原理（圖5）：
當電磁線圈上沒有電流作用時，減振力達到最大。減振力最小時電磁線圈上的電流大約為1800mA。在緊急運行時不對電磁線圈通電。這樣就設定了最大減振力，并通過其來保證車輛行駛時動態(tài)穩(wěn)定。
3.空氣供應機組（圖6）
空氣供應機組安裝在發(fā)動機艙的左前方。由此可以避免工作噪聲傳入汽車內部。除此之外還能實現(xiàn)有效的冷卻。這樣能提高壓縮機的可能開啟持續(xù)時間并且由此提高調控質量。
為保護壓縮機不至過熱，在需要時（如氣缸蓋溫度過高時）會將其關閉。最大系統(tǒng)靜態(tài)壓力為16bar。
4.電磁閥組（圖7）
電磁閥組包括了壓力傳感器以及用于控制空氣彈簧和儲氣罐的閥門。它安裝在汽車左側車輪外殼和A柱之間的車輪罩內。
5.儲氣罐（圖8）
儲氣罐位于汽車左側行李箱底板和后部消聲器之間。儲氣罐由鋁材制成。其容積為5.8L，最大工作壓力為16bar。
系統(tǒng)布局的目的是在保證功能要求的前提下，盡可能地降低能耗（壓縮機打開的閥值設置為最小）。要使調控動作僅通過壓力存儲器進行，在儲氣罐和空氣彈簧之間必須有一個最小為3bar的壓差。
6.傳感器
（1）壓縮機溫度傳感器（G290）用于探測壓縮機汽缸蓋的溫度。它的電阻隨溫度的升高急劇降低（NTC：負溫度系數）。此電阻的變化由控制單元進行處理。空氣壓縮機最大運行時間取決于當前溫度。維修時不得單獨更換零件。見圖6空氣供應機組圖中標示6。
�。�2）壓力傳感器（G291）根據電磁閥的控制情況，用于測量前橋和后橋彈簧支柱或儲氣罐間的壓力變化情況。
�。�3）車身加速度傳感器（G341、G342、G343）（圖9）為對每種行駛狀態(tài)實行最理想的減振調控，必須知道車身運動（簧載質量）和車軸運動（非簧載質量）的時間曲線。使用三個傳感器測量車身的加速度。其中有兩個位于前橋的彈簧支柱拱頂上，第三個位于右后輪罩內。通過處理車身高度傳感器信號來獲取車軸部件（非簧載質量）的加速度。
�。�4）車身高度傳感器（G76、G77、G78、G289）（圖10）四個傳感器在結構上相同，支架和連接桿位于車軸的側面和特定的位置上，傳感器測得懸臂和車身之間的距離并由此測得車輛的高度狀態(tài)。以800Hz頻率進行感應探測（全時四輪驅動車為200Hz）。采樣頻率可以確定非簧載質量的加速度。
電子控制懸架系統(tǒng)的核心元件為控制單元。它安裝于車內貯物箱前。
它用于處理其他總線部件的相關信息和獨立的輸入信號。處理生成控制信號，這些信號用于控制壓縮機、電磁閥和減振器。
調控方案
由于標準型底盤和運動型底盤之間存在著本質上的區(qū)別，所以需要兩種不同的控制單元（軟件應用程序）。
1.普通調控方案
車身高度調整主要是調節(jié)同一車橋上左右兩側的高度差（例如由于單側負載引起的）。
在車速小于35km／h時，儲氣罐優(yōu)先作為能量來源。前提是儲氣罐和空氣彈簧之間有至少3bar的壓差。
車身高度調節(jié)過程（圖12）：
提升：首先后橋被提升，然后是前橋；銜氏：首先前橋被銜氐，熾后橋。
設置這個順序的目的是：在前照燈照明距離調節(jié)裝置失靈的情況下，避免前照燈在懸架調控時導致其他路人炫目。
除了帶有氙氣前照燈的車輛之外，車輛均安裝了前照燈照明距離調節(jié)裝置。
對于A8轎車來說，可以選擇標準型底盤（自適應空氣懸架）和運動型底盤（運動型自適應空氣懸架）兩種調整方式。
�。�1）標準型底盤調控方案：
可以手動或自動選擇以下模式：
a“自動”模式：（標準車身高度）（圖13）
目標車身高度，以舒適性為目標，沿著相應的減振曲線自適應調控。以超過120km／h行駛30秒種后下降25mm（“高速公路車身降位”）。通過降低車身高度能夠有效改善汽車的空氣動力性，并且能夠降低燃油消耗。當車速低于70km／h的時間超過120秒種，或車速低于35km／h時，又自動提升至標準車身高度。
b“舒適”模式：（標準車身高度）（圖13）
車身高度與“自動”模式一樣，在低速范圍內減振功能比“自動”模式弱，比“自動”模式更舒適為依據進行調控，相對于“自動”模式來說，乘坐舒適性有進一步提升。不能自動進行“高速公路車身降位”。
c“動態(tài)”模式：（-20mm）（圖14）
車身高度比“自動”模式降低了20mm�？刂魄�自動調整為運動型減振特性曲線。以超過120km／h行駛，30秒后車身繼續(xù)下降5mm（“高速公路降位”）。在整個車速范圍內設定了一條嚴格的減振特性曲線。當車速低于70km／h的時間超過120秒鐘或車速低于35km／h時，又自動提升至運動型車身標準高度。
d“高位”模式： （+25mm）（圖15）
此模式只在車速小于80km／h時才能選用。從100km／h開始，此模式自動退出。然后調控為先前所選模式（“自動”、“動態(tài)”或“舒適”）。即使車速以后再次低于80km／h，也不再自動運行“高位”模式。相對于“自動”模式車身高度上升了25mm，與“自動”模式一樣具有舒適性調整。
�。�2）運動型底盤調控方案
與標準型底盤的區(qū)別：彈性和減振以運動型為依據進行調控；在車速小于120km／h時，“自動”、“動態(tài)”和“舒適”模式下的高度位置相同，但減振特性曲線不同；車身標準高度比標準型底盤低20mm。
a“自動”模式：（-20mm）（圖16）
車身標準高度相當于標準型底盤“動態(tài)”模式，帶有相應減振特性曲線以運動型為依據的調控（比“動態(tài)”模式更舒適的調控）。以超過120km／h行駛，30秒鐘后再下降5mm（“高速公路車身降位”）。
b“動態(tài)”模式：（-20mm）（圖16）
車身高度和運動型底盤“自動”模式一樣，帶有相應減振特性曲線的運動型調整。從120km㈩開始30秒鐘后下降5mm（“高速公路車身降位”）。
c“舒適”模式：（-20mm）（圖16）
車身高度和運動型底盤“自動”模式一樣，在低速范圍內減振比“自動”模式更低。不能自動進行“高速公路車身降位”。
d“高位”模式：（+5mm）（圖17）
相對于運動型底盤“自動”模式來說，車身高度上升了25mm，以運動型為依據的調控。相對于標準型底盤的標準車身高度提高了5mm。
2.特殊運行狀態(tài)下的調控方案
彎道行駛：在彎道行駛時懸架調控中斷，彎道過后調控繼續(xù)進行。通過轉向角傳感器信號和橫向加速度傳感器信號識別彎道行駛。減振力根據實時的行駛狀況進行自動調節(jié)。因此，能夠有效防止行駛中那些不希望出現(xiàn)的車身運動（例如側傾）。
制動過程（圖18）：首先，在ABS／ESP制動時引入減振調控功能。減振調控取決于受控制的制動壓力。因此，最大限度降低了車身的俯仰和側傾運動。
起步過程（圖18）：
在起步過程中由于車身的質量慣性首先存在著俯仰運動。通過合適的、與當前狀態(tài)匹配的減振力能將這些運動限制在最小的程度。
預動和隨動模式：
調控行車前或點火開關打開前相對于額定高度的偏差。在一定情況下，通過操作車門，行李箱蓋或15號線能將系統(tǒng)從睡眠模式喚醒并進入預動模式。例如點火開關關閉之后，在隨動模式下調控由于乘員下車或卸載而造成的車身高度差。
睡眠模式：
在進入隨動模式60s后沒有輸入信號的情況下，系統(tǒng)進入保證能量節(jié)約的睡眠模式。2.5h和10h后睡眠模式將短時間關閉，以便再次檢查車身高度狀況。在一定情況下，與額定值的高度差異通過存儲器得以補償（例如，通過冷卻空氣彈簧內的氣體來補償）。
升降臺模式：
通過對車身高度傳感器信號的處理以及靜止車輛控制的持續(xù)時間來識別升降臺運行狀態(tài)。沒有故障被寫入故障存儲器。此模式不會通過指示燈顯示。
車輛千斤頂的使用（維修模式）：
不能進行自動識別。使用車輛千斤頂時調控系統(tǒng)必須關閉。通過操作MMI系統(tǒng)中菜單的控制按鈕CAR→SETUP來完成。此模式可以通過在MMI中設置轉入非激活狀態(tài)，也可以通過以15km／h的速度行駛轉入非激活狀態(tài)。
掛車運行狀態(tài)：
在掛車與拖車建立電氣連接時，掛車運行狀態(tài)會被自動識別。使用SETUP按鍵可調用系統(tǒng)狀態(tài)（打開或關閉掛車運行狀態(tài)），在一定情況下使用MMI控制鈕可激活系統(tǒng)狀態(tài)。對于標準型底盤來說，在掛車運行狀態(tài)下無法選擇“動態(tài)”模式。
儀表指示警告
1.車身高度最低位
通過高度低位指示燈以及警告燈的閃爍顯示車身高度最低位（低于正常水平高度65mm以上）。車身高度最低位可能在車輛長時間靜止后出現(xiàn)。
2.車身高度最高位
通過警告燈的閃爍顯示車身高度最高位（高于正常水平高度50mm以上）。在重物卸載時，可能出現(xiàn)短時間的車身高度最高位。
結束語
由模擬結果可以看出，與被動懸架系統(tǒng)相比較，在汽車制動過程中，主動懸架系統(tǒng)
使汽車的后軸軸向載荷下降程度大幅度減小，并且使得整個過程中軸向載荷的振蕩幅度
也相應下降，說明汽車通過主動懸架系統(tǒng)可以有效提高制動能力和制動穩(wěn)定性，是改善
汽車制動性能的一種比較有效的方法。
電子控制懸架可以提高汽車乘坐舒適性、行駛平穩(wěn)行，代表了目前汽車懸架的發(fā)展方向。隨著人們水平的提高，對汽車舒適性的要求也越來越來高。毫無疑問，主動懸架這一先進的懸架在汽車上的應用將越來越普及。
參考文獻
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致謝
衷心感謝導師元偉利老師，他獨到的見解和嚴謹的治學態(tài)度使我受益匪淺。在畢業(yè)課題的研究和論文的撰寫過程中，給我許多有益的指導，可以說沒有元老師的幫助和鼓勵，我是不會這么順利地完成工作的。在此我向他表示衷心的謝意。
這三年來感謝山東科技職業(yè)技術學院汽車工程系的老師對我專業(yè)思維及專業(yè)技能的培養(yǎng)，他們在學業(yè)上的心細指導為我工作和繼續(xù)學習打下了良好的基礎，在這里我要像諸位老師深深的鞠上一躬！特別是我的指導老師，這三年來，在思想以及生活上給予我鼓舞與關懷讓我走出了很多失落的時候，“明師之恩，誠為過于天地，重于父母”，對元老師的感激之情我無法用語言來表達，在此向吳老師致以最崇高的敬意和最真誠的謝意！
同時我還要感謝山課院所有任課老師以及曾經幫助過我的每一位朋友、同學，以及我的家人，感謝您們對我工作和學業(yè)的大力支持，謝謝！
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